“电与热”教学研究与案例评析

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1、“电与热”教学研究与案例评析王继云（北京市前门外国语学校，中学高级）第一部分“电与热”的深层次理解一、“电与热”在电学知识中的地位焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现。“电与热”是安排在电能和电功率之后的一个学习内容，是电学中重要的概念之一，既是电功、电功率的延伸，同时也为学生升入高中打好了坚实的基础。教材中通过实验说明电热与电阻、电流、通电时间都有关系，并指出1840年英国科学家焦耳在大量实验的基础上，得出了焦耳定律。教材启发学生从实验和理论两方面来学习、研究电热问题，从而使学生加深对焦耳定律的认识。然后又通过实例加以说明在生活中电热的利用和防

2、止，这样安排，既符合学生的认知规律，又充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”“学以致用”的新的教育理念。二、“电与热”与现实生活的联系1.电热的利用：各种电热器2.高压输电：在电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多，此处电流产生的热量主要和电流的平方成正比。高压输电中，要减小导线的电阻，必须增大导体的横截面积，在导体的电阻再减小情况下，可以把某段输电线的电阻看成一个值，此时要减小电流通过输电线产生的热量，只有减小电流，而要保证输出的功率不变，只有提高输电电压，这就是高压输电的依据。这儿的隐藏条件是把输电线的电阻看成电路中的一部分，当电阻一定时，电流越大，输电

3、线两端产生的电压降U=IR也越大，即输电线产生的热量Q=W=UIt=I2Rt。3.各种电器的散热装置三、相关知识与拓展1.电流的三大效应：电流的热效应、电流的化学效应、电流的磁效应电流的效应是多方面的，电流三大效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。具体体现是：1）电流的热效应：当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。2）电流的化学效应在电解质的水溶液中通入电流，两电极上会产生一些化学变化。这种利用电流使物质产生化学变化的现象，我们称为电流的化学效应。亦即将电能转换成化学能的效应。例如电解、电镀等都是电流化学效应的应用。3）电流的磁效应。电

4、流的磁效应（动电会产生磁）是奥斯特的，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。电流的磁效应在生活中应用广泛。几乎除了电灯，电暖器等电热电器之外都是利用电流的磁效应。电视机中有显像管需要电磁铁作为电子的聚焦，电磁炉将电能转化为高频磁场。电话使用磁场中的通电导线达到驱动发音膜发生，手机将电能转化为电磁信号进行发射和接收。节能灯的电子镇流器将灯管内的低压气体点燃等等2.电功、电能、电热：电功是电路中电流通过导体时所做的功，它是电能转为其它形式能的量度。电流做功的过程，实质上就是把电能转化成其它形式能的过程。电热是电流通过导体时产生的热量，它只是电能转化为

5、内能的量度。电功和电热的计算公式不同，电功计算公式W=UIt适用于一切电路中电流做的功，但电热计算公式Q=12Rt适用于一切电路中电流通过导体产生的热。在纯电阻电路中，电流做的功全部转化为内能，故电功和电热相等。即W=Q。在非纯电阻电路中，电流做的功只有一部分转化为电热，另一部分转化为其它形式的能，故电功大于电热。即：W=Q+E3.能的转化与守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。这就是能量守恒定律4.家用电热器的加热方式随着社会的发展和人民生活水平的逐步提高，越来越多

6、的电器进入到了我们寻常百姓之家。其中有好多都是将电能最终转化为内能的，如电熨斗、电烙铁、各种各样的电暖器、厨房里用的电炉子、电磁炉、电饭煲、微波炉、浴室里用的热水器等等，他们都是将电能转化为热，但并不都是利用了电流的热效应。电热类家用电器按电热元件的电热转换方式可分为电阻式、红外式、感应式、微波式四大类。 1）电阻式 电阻式电热器具是直接利用了电流的热效应。这种电器的核心部分是发热体，是由电阻率大、熔点高的材料制成的。电流通过发热体后产生热，这些热再以热传递方式（传导、对流、辐射）传送到被加热物体。这种加热方式是目前使用最为广泛的一种形式。如电熨斗、电烙铁、电炉子、电饭煲（电

7、饭锅）、电热水器、PTC暖风机、石英管电暖器等。充油式电暖器（又称电热油灯，机体内充有高温炼制的导热油，发热量比较大），也是利用了电流的热效应。 2）红外式 红外式电热器是利用了红外线的热作用。其加热原理就是在电热元件──电阻发热丝通电后，使电能转化为热能来加热某种红外线辐射物质，使其辐射出红外线来加热物体。红外式电热器具的原理是辐射加热方式，具有大幅度节约能源、升温迅速、穿透力强、设备简单、没有污染，是一种很有发展前途的电热器具。浴霸的工作原理是通过红外灯泡的热辐射，来升高光照区域内的温度。电烤箱也称